แก๊สเชื้อเพลิง
.jpg)
แก๊สเชื้อเพลิง เป็นหนึ่งในหลายๆ ชนิดของ เชื้อเพลิง ที่อยู่ในสภาพ แก๊ส ภายใต้สภาวะปกติ โดยส่วนใหญ่แก๊สเชื้อเพลิงประกอบด้วย ไฮโดรคาร์บอน (เช่น มีเทน และ โพรเพน), ไฮโดรเจน, คาร์บอนมอนอกไซด์ หรือส่วนผสมของสารเหล่านี้ แก๊สเหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานที่สามารถส่งผ่านและแจกจ่ายได้ง่ายผ่านท่อ
แก๊สเชื้อเพลิงแตกต่างจาก เชื้อเพลิงเหลว และ เชื้อเพลิงแข็ง แม้ว่าแก๊สเชื้อเพลิงบางชนิดจะถูก ทำให้เป็นของเหลว เพื่อเก็บหรือขนส่ง (เช่น แก๊สออโต และ แก๊สปิโตรเลียมเหลว) แม้ว่าธรรมชาติของแก๊สจะมีข้อได้เปรียบในการหลีกเลี่ยงความยากลำบากในการขนส่งเชื้อเพลิงแข็งและความเสี่ยงในการหกรั่วไหลที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงเหลว แต่แก๊สก็มีข้อจำกัดเช่นกัน เนื่องจากแก๊สเชื้อเพลิงอาจไม่ถูกตรวจจับและทำให้เกิด การระเบิดจากแก๊ส ได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการเติม สารแต่งกลิ่น ลงในแก๊สเชื้อเพลิงส่วนใหญ่ ปัจจุบันแก๊สเชื้อเพลิงที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือ แก๊สธรรมชาติ
ประเภทของแก๊สเชื้อเพลิง
[แก้]
แก๊สเชื้อเพลิงแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก โดยไม่ขึ้นกับองค์ประกอบทางเคมี แต่ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาและวิธีการผลิตแก๊สที่พบตามธรรมชาติ และแก๊สที่ผลิตขึ้นจากวัสดุอื่นๆ
แก๊สเชื้อเพลิงที่ผลิตขึ้น
[แก้]แก๊สเชื้อเพลิงที่ผลิตขึ้นคือแก๊สที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของของแข็ง ของเหลว หรือแก๊สอื่นๆ การเปลี่ยนของแข็งให้เป็นแก๊สเรียกว่า การทำให้เป็นแก๊ส และสถานที่ผลิตเรียกว่า โรงงานผลิตแก๊ส
ตัวอย่างแก๊สเชื้อเพลิงที่ผลิตขึ้น:[1][2]
- ถ่านหินแก๊ส ซึ่งได้จากการไพโรไลซิสของถ่านหิน
- น้ำแก๊ส ที่ถูกผลิตโดยการผ่านไอน้ำไปบน โค้ก ร้อนๆ
- แก๊สผู้ผลิต ซึ่งถูกผลิตโดยการผ่านไอน้ำและอากาศไปบน โค้ก ร้อนๆ (ในปัจจุบันไม่ค่อยใช้แล้ว)
- ซินแก๊ส ซึ่งเป็นเทคโนโลยีปัจจุบันที่สำคัญ ผลิตจาก แก๊สธรรมชาติ
- แก๊สไม้ ซึ่งได้จาก ไม้ เคยเป็นที่นิยมและเกี่ยวข้องกับ เชื้อเพลิงชีวภาพ
- แก๊สชีวภาพ ซึ่งได้จากกองขยะ
- แก๊สเตาหลอมระเบิด
- ไฮโดรเจน ที่ได้จาก อิเล็กโทรลิซิส หรือ การรีฟอร์มมิ่งด้วยไอน้ำ
แก๊สถ่านหินที่ได้จากการไพโรไลซิสของถ่านหินมักมีสิ่งเจือปนเช่น ทาร์, แอมโมเนีย และ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ สิ่งเหล่านี้ต้องถูกกำจัดออก และอาจต้องใช้โรงงานที่มีขนาดใหญ่เพื่อทำการนี้[3]
แก๊สเชื้อเพลิงที่สกัดจากบ่อหรือเหมือง
[แก้]ในศตวรรษที่ 20 แก๊สธรรมชาติ ซึ่งประกอบด้วย มีเทน เป็นหลัก ได้กลายเป็นแหล่งแก๊สเชื้อเพลิงหลัก เพราะไม่ต้องผลิตผ่านกระบวนการต่างๆ สามารถสกัดได้จากแหล่งสะสมใต้ดิน แก๊สธรรมชาติสามารถผสมกับไฮโดรเจนเพื่อสร้างส่วนผสมที่เรียกว่า HCNG
แก๊สเชื้อเพลิงเพิ่มเติมที่ได้จากแก๊สธรรมชาติหรือ ปิโตรเลียม:
องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติจะแตกต่างกันไปอย่างมาก แต่ตารางด้านล่างแสดงองค์ประกอบทั่วไป[4]
| องค์ประกอบ | ปริมาตร % |
|---|---|
| มีเทน | 93.63 |
| อีเทน | 3.25 |
| โพรเพน | 0.69 |
| บิวเทน | 0.27 |
| ไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ | 0.20 |
| ไนโตรเจน | 1.78 |
| คาร์บอนไดออกไซด์ | 0.13 |
| ฮีเลียม | 0.05 |
ข้อมูลจำเพาะ
[แก้]นอกเหนือจากองค์ประกอบทางเคมีแล้ว แก๊สเชื้อเพลิงอาจต้องปฏิบัติตามพารามิเตอร์อื่นๆ เช่น ค่าความร้อนรวม, ดัชนีวอบบี้*, จุดน้ำค้าง, ฯลฯ สเปคต่อไปนี้เป็นของระบบการส่งแก๊สแห่งชาติของสหราชอาณาจักร[6]
| เนื้อหาหรือคุณลักษณะ | ค่า |
|---|---|
| ค่าความร้อนรวม | 37.0 – 44.5 MJ/m3 |
| ดัชนีวอบบี้* | 47.2 – 51.41 MJ/m3 |
| จุดน้ำค้างของน้ำ | <-10 °C @ 85barg |
| จุดน้ำค้างของไฮโดรคาร์บอน | <-2 °C |
| ปริมาณไฮโดรเจนซัลไฟด์* | ≤5 mg/m3 |
| ปริมาณซัลเฟอร์ทั้งหมด (รวมถึง H2S)* | ≤50 mg/m3 |
| ปริมาณไฮโดรเจน* | ≤0.1% (โมลาร์) |
| ปริมาณออกซิเจน* | ≤0.2% (โมลาร์) |
| ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ | ≤2.0% (โมลาร์) |
| ปริมาณไนโตรเจน | <5.0% (โมลาร์) |
| ปริมาณแก๊สเฉื่อยรวม | <7.0% |
| ค่าการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์* | ≤0.48 |
| ดัชนีเขม่า* | ≤0.60 |
ปัจจัยการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ (ICF) – เป็นดัชนีเชิงประจักษ์ที่เชื่อมโยงองค์ประกอบของแก๊สกับแนวโน้มที่จะเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ในอุปกรณ์แก๊ส[7] ดัทตันนิยาม ICF ว่า: ICF = 0.64 × (W − 50.73 + 0.03 × PN) โดยที่ W คือ ดัชนี Wobbe, MJ/m3; PN คือเปอร์เซ็นต์ปริมาตรของ C3H8 บวก N2 ในส่วนผสมสามองค์ประกอบ[8]
ดัชนีเขม่า (SI) – เป็นดัชนีเชิงประจักษ์ที่เชื่อมโยงองค์ประกอบของแก๊สกับแนวโน้มที่จะเกิดเขม่าในระหว่างการเผาไหม้ในอุปกรณ์แก๊ส[7]
ค่าความร้อนของแก๊สที่ผลิตอยู่ที่ประมาณ 500 บีทียูต่อคิวบิกฟุต (18,629 kJ/m3) ขณะที่ค่าความร้อนของแก๊สธรรมชาติสูงเป็นสองเท่าที่ประมาณ 1000 บีทียูต่อคิวบิกฟุต (37,259 kJ/m3)[3] สำหรับความร้อนในปริมาณที่กำหนด จะใช้ปริมาตรแก๊สธรรมชาติเพียงครึ่งเดียว
การใช้งานของแก๊สเชื้อเพลิง
[แก้]หนึ่งในรูปแบบการใช้งานที่เก่าแก่ที่สุดของแก๊สเชื้อเพลิงคือ การให้แสงสว่างด้วยแก๊ส ซึ่งช่วยให้เกิดการใช้ไฟถนนและการให้แสงสว่างในอาคารตามเมืองต่างๆ ได้อย่างแพร่หลาย แก๊สเชื้อเพลิงยังถูกนำมาใช้ในหัวเผาแก๊ส โดยเฉพาะอย่างยิ่งตะเกียงบุนเซินที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ แก๊สเชื้อเพลิงยังสามารถนำมาใช้ในเครื่องทำความร้อนด้วยแก๊ส, เตาแคมป์ปิ้ง และแม้กระทั่งเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะ เนื่องจากมีค่าความร้อนสูง
แก๊สเชื้อเพลิงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายโดยผู้ใช้ในอุตสาหกรรม พาณิชย์ และครัวเรือน อุตสาหกรรมใช้แก๊สเชื้อเพลิงสำหรับการทำความร้อนเตาเผา, เตาหลอม, หม้อต้ม และเตาอบ รวมถึงการทำความร้อนในพื้นที่และการอบแห้ง อุตสาหกรรมไฟฟ้าใช้แก๊สเชื้อเพลิงเพื่อขับเคลื่อนกังหันแก๊สเพื่อผลิตไฟฟ้า โดยที่สเปคของแก๊สเชื้อเพลิงสำหรับกังหันแก๊สอาจมีความเข้มงวดอย่างมาก[5] แก๊สเชื้อเพลิงยังสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในกระบวนการทางเคมีได้ด้วย
ในภาคพาณิชย์ แก๊สเชื้อเพลิงถูกใช้สำหรับการทำความร้อน, การปรุงอาหาร, การอบ และการอบแห้ง ส่วนในภาคครัวเรือน แก๊สเชื้อเพลิงถูกใช้สำหรับการทำความร้อนและการปรุงอาหาร
ปัจจุบัน แก๊สเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งซินแก๊ส ถูกใช้เป็นอย่างมากในการผลิตแอมโมเนียสำหรับปุ๋ย และในการเตรียมสารทำความสะอาดและเคมีภัณฑ์เฉพาะอื่นๆ[1]
ในโรงงานอุตสาหกรรม แก๊สเชื้อเพลิงอาจถูกใช้ในการชะล้างท่อและภาชนะต่างๆ เพื่อป้องกันการแทรกซึมของอากาศ แก๊สเชื้อเพลิงที่เหลือใช้เกินความต้องการอาจถูกกำจัดด้วยการเผาในระบบแก๊สแฟลร์ของโรงงาน
สำหรับผู้ใช้ที่เผาแก๊สโดยตรง แก๊สเชื้อเพลิงจะถูกจ่ายที่ความดันประมาณ 15 psi (1 barg) ในขณะที่กังหันแก๊สต้องการแรงดันแก๊สที่ 250-350 psi (17-24 barg)
อ้างอิง
[แก้]- ↑ 1.0 1.1 Hiller, Heinz; Reimert, Rainer; Stönner, Hans-Martin (2011). "Gas Production, 1. Introduction". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a12_169.pub3. ISBN 978-3527306732.
- ↑ Scott Wilson, D. (1969). The Modern Gas Industry. London: Edward Arnold. pp. 6, 11–35.
- ↑ 3.0 3.1 Williams, Trevor (1981). A history of the British gas industry. Oxford: Oxford University Press. pp. 15–18, 182. ISBN 0198581572.
- ↑ Cassidy, Richard (1979). Gas: Natural Energy. London: Frederick Muller Limited. p. 14.
- ↑ 5.0 5.1 Gas Processors Suppliers Association (2004). Engineering Data Book. Tulsa: GPSA. pp. 18–9.
- ↑ "Gas Safety (Management) Regulations 1996".
- ↑ 7.0 7.1 "Material comparators for end-of-waste decisions Fuels: natural gas" (PDF). สืบค้นเมื่อ 15 November 2023.
- ↑ Duan (2019). "Experimental Study of the Influence of Natural Gas Constituents on CO Emission from Chinese Gas Cooker". Energies. 12 (20): 3997. doi:10.3390/en12203997.